建筑外墙保温材料及外墙保温材料技术

浅谈建筑外墙保温材料与外墙保温技术南京工业大学材料科学与工程学院无机非金属材料班级：材料0901姓名：赵家乐学号：1101090109摘要介绍了建筑外墙保温材料的近几年发展概况：外墙外保温和外墙内保温。保温材料的选材与指标要求、以及该材料的分类与性能，并总结了各自的优缺点。对外墙保温技术作了详尽的介绍，并分析了目前技术上存在的问题，对外墙保温材料发展现状与发展前景做了展望。对建筑节能材料的选取提供技术性能上的参考，提出积极研究和应用建筑节能材料，必将推动我国建筑节能工作的发展。关键词建筑节能；节能材料；外墙保温；应用；发展前景；研究1、 引言随着人民群众物质文化生活水平的不断提升，人们对住宅、办公、商务等建筑需求越来越高，有力促进了建筑业的快速发展。在关注建筑数量的同时，人们更加关注建筑的功能与舒适度，作为建筑节能的重要方面的建筑外墙保温技术，也越来越受到人民群众的高度关注。在各级的全面支持和推动下，我国的建筑外墙保温技术得到了快速发展。伴随着我国科技的不断创新发展，建筑的外墙保温技术也在不断创新中发展。外墙保温技术，特别是外墙外保温技术具有十分明显的优越性，它能避免建筑热桥，避免墙面冬季结露；可以保护主体结构，减少温度应力，增加结构寿命；比内保温增多建筑使用面积；在既有房屋节能改造时不致干扰原有住户生活；使建筑物更为美观等等。与此同时，由于我国居住建筑以砖混结构为主，结构厚重，热容量大，在采用外墙外保温的条件下，建筑热稳定性良好，因而房屋冬暖夏凉，居住舒适，有利于改善人民生活，因而越来越受到人民群众的青睐。在节能、环境不断突出的今天，大力开发科学的外墙保温技术，对于节约能源，优化环境，促进人居环境改善具有十分重要现实意义［1］。2、 建筑外墙保温材料的形式外墙保温主要有2种形式：外墙内保温和外墙外保温。外墙内保温技术因具有施工简单、操作安全及造价低廉等特点为广大设计、施工和建设单位所接受，但其存在热桥问题不易解决，容易引起开裂、且多占使用面积等缺点［2］。外墙外保温与内保温相比，技术合理，有其明显的优越性，使用同样规格、尺寸和性能的保温材料，外保温比内保温的保温效果好。外墙外保温的保温层采用轻质、高效、吸水率低、耐候性好、耐火等级高、收缩率小的保温材料，具有优异的保温性、改善居住环境、减轻墙体质量、增加使用面积、降低工程造价、保护主体结构、延长建筑物使用寿命、施工灵活、便于旧房节能改造、应用范围广等特点，是目前推广的一种建筑保温节能技术。国内从20世纪80年代中期开始外墙外保温技术的试点，并将该技术广泛应用于建筑领域。但目前国内的建筑节能水平还远低于发达国家，建筑单位面积能耗仍是气候相近发达国家的3--5倍。近年来，国外的一些节能、环保并适应我国国情的外墙外保温系统已开始引进生产并成功应用，如加拿大安健能保温隔热体系和德国STO外墙外保温系统等［2］。3、外墙保温节能材料的选材与指标要求节能材料属于保温绝热材料。绝热材料是指用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流。传递的材料或者材料复合体，既包括保温材料，也包括保冷材料。绝热材料的意义，一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境，另一方面是为了节约能源。仅就一般的居民采暖的空调而言，通过使用绝热围护材料，可在现在的基础上节能50%-80%。外墙保温主要是靠保温绝热材料作为建筑围护，开发和应用高效的保温绝热材料是保证建筑节能的有效措施。绝热，就是要最大限度地阻抗热流的传递，因此要求绝热材料必须具有大的热阻和小的导热系数。从材料的组成上看，一般有机高分子的导热系数都小于无机材料；非金属的导热系数小于金属材料；气态物质的导热系数小于液态物质，液态物质小于固体。所以在条件允许的情况下，应尽量使用有机高分子材料或无定型的无机材料，这对于保温绝热是有利的。从材料的结构上看，当材料的表观密度降低、孔隙率增大，材料内部的孔隙为大量封闭的微小孔时，材料的导热系数比较小。对于泡沫塑料制品，要满足保温绝热材料的要求其最佳的表观密度为16-40kg/m3。由于孔隙的存在，材料在潮湿环境下，不可避免地要吸水，而水的导热系数(0.5815W/MK)比静止空气的导热系数(0.0233W/MK)要大很多，因此，当环境温度增大时，材料的平衡含水率增大，材料的导热系数将会降低。所以作为保温绝热材料，材料自身的吸湿率要尽量低，如不可避免时，要对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。另外，保温绝热材料还必须能抵抗一定的冲击荷载，具有与使用环境相一致的机械强度，其粘结性能要好，还得有小的收缩率及与环境相适应的耐久性［3］。4、建筑节能外墙保温材料的分类与性能能满足上述性能要求而用于建筑外保温的节能材料主要有：聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS、XPS)、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩、岩(矿)石棉板、玻璃棉毡、海泡石、以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等。这些材料共同的特点就是在材料内部都有大量的封闭孔，它们的表观密度都较小，这也是作为保温隔热材料所必备的［4,5］。矿物棉。岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料，经高温熔制成的无机人造纤维。岩棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、耐热、不燃等性能和良好的化学稳定性。岩棉有3种绝热方式：内绝热、中间夹芯绝热和外绝热。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差；玻璃棉。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，但其手感好于岩棉，可改善工人的劳动条件。但他的价格较岩棉为高。目前我国的玻璃棉产量仅为美国的1/60；聚苯乙烯泡沫塑料。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小，热导率小，吸水率低，隔音性能好、机械强度高，而且尺寸精度高，结构均匀。因此，在外墙保温中其占有率很高；硬质聚氨酯泡沫塑料。硬质聚氨酯泡沫塑料具有非常优越的绝热性能，热导率极低(0.025W/(m-K)且其特有的闭孔结构使其具有更优越的耐水气性能，由于不需要额外的绝缘防潮，简化了施工程序，降低工程造价。但因其价格较高、而且易燃，限制了他的使用；硅酸盐复合绝热砂浆。硅酸盐复合绝热砂浆是一种新型墙体保温材料，是以精选海泡石、硅酸铝纤维为主原料，附以多种优质轻体无机矿物为填料，在数种加剂的作用下经细纤化、扩散膨胀、混溶、粘接等多种工艺深度复合而成的灰白色黏稠浆状物。此种材料显著特点为：保温隔热性能好，施工简便(直接涂抹)，解决了板材拼接处罩面层开裂现象；水泥聚苯板(块)。水泥聚苯板是近年开发的轻质高强保温材料，是采用聚苯乙烯泡沫颗粒、水泥、发泡剂等搅拌浇筑成型的一种新型保温板材，这种材料容重轻、强度高、破损少，施工方便，有韧性、抗冲击，还具有耐水、抗冻性能，保温性能优良。实测表明：以240mm砖墙复合50〜70mm厚水泥聚苯板，其热工性能可超过620mm砖墙保温效果。该类防火、阻燃材料应用到任何部位、任何情况下均可起到防火阻燃的效果，并达到国家相关规定标准。但这种材料的容重、强度和热导率之间存在着相互制约的关系，配比中各成分量的变化对板材的性能都有显著的影响［5］。由于板材的收缩变形，有些板材上墙后仍在收缩，板缝处理难度较大。如能较好地解决板缝裂缝问题，大面积推广应用前景看好；胶粉聚苯颗粒保温材料。胶粉聚苯颗粒保温材料是由胶凝材料和聚苯颗粒轻骨料分别按配比包装组成。保温胶粉料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装，使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒，充分搅拌后形成塑性良好的膏状体，将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便，保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品，也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒，这对于防制白色污染、保护环境十分有益的。但此种保温材料吸水率较其他材料为高，使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成，可长期有效控制防护裂缝的产生。该材料固化后热导率低(一般均V0.060W/(m・K))，密度小，热工性能好，具有良好的和易性、耐候性，充分考虑了热应力、水、火、风压及地震力的影响，该保温材料突破了传统保温砂浆只能用于内保温的局限，虽然该技术走回了湿作业的老路，但是他确实是适合中国国情的保温材料，应加大研究力度，尽早普及［6］。5、外墙保温技术类型与发展存在的主要问题外墙保温技术发展到今天，已经形成了一整套比较完备的技术体系，技术水平不断提升，概括起来主要有以下几种类型建筑外墙保温技术。墙体外粘贴保温板外抹灰技术墙体外粘贴保温板外抹灰技术，是一种最为常用的墙体保温技术，在各类建筑中应用比较广泛，主要是在建筑墙体外，加装粘合保温板，同时采用一定的技术手段，将其加固，在其外表的保温板外部抹一定厚度的聚合物水泥砂浆，再压入耐碱玻璃纤维网格布，最后刮柔性腻子和涂料面层。外墙夹芯保温技术该技术是将保温材料置于同一外墙在内、外侧墙片之间，内、外叶墙片均可采用传统的粘土砖、混凝土空心砌块等。两片墙之间可采用砖拉接或钢筋拉接并设钢筋混凝土构造柱和圈梁连接内外墙片。保温材料可为岩棉、EPS板或XPS板、散装或袋装膨胀珍珠岩等。该技术具有良好的防水、抗热桥性，特别适合于施工温度较低的严寒地区。（3） 外墙保温板与墙体结合技术外墙保温板与墙体结合技术，就是利用现浇混凝土剪力墙，实现与外保温板的有机结合，从而达到保温的目的。外墙保温板与墙体结合技术，是把保温板安放于墙体钢筋外侧,然后加装模具，将混凝土浇注于墙体，实现外墙外保温板与墙体有机结合。这种保温技术可以有效避免保温板因长时间在外曝露，而导致质量下降，保温功能丧失，同时,通过两者的有机结合，可以进一步增强保温的效果。（4） 硬泡聚氨酯外保温技术硬泡聚氨酯外保温技术，主要做法是把发泡聚氨酯保温材料均匀地喷涂于基层墙体上，等聚氨酯保温材料面层找平后，再在其表面布置聚合物水泥砂浆玻璃纤维网格布。或者是采用发泡聚氨酯浇注法，如同外墙保温板与墙体结合技术相似，将发泡聚氨酯浇注于基层墙面与外模之间，在墙面形成聚氨酯保温层。在看到外墙保温技术不断发展，取得显著成绩的同时，还必须要清醒地看到当前外墙保温技术存在的一些矛盾和问题。比如防火的问题，由于保温板多为化工类材料，虽然经过特殊技术处理后，具有一定的防火性能，但如果发生大的火灾事故,缺乏比较严密的消防措施和有效的隔离措施，保温板层极易发生变形,甚至会导致整个保温层失效。因此，外墙外保温建筑所有与保温层相衔接的外表面，都必须设置一定的安全隔离距离，同时,要对保温层结合部进行特殊处理，覆盖相当安全厚度的保护层，并确保防护严密，以保温板发生火灾的其它着火点点燃。对于高层建筑，每隔两个楼层应该设有由岩棉板条构成的隔火条带，以免在发生火灾时蔓延,将全部聚苯保温板全部烧掉，造成重大损失和建筑安全隐患。另外，还如保温层内部结露的问题。由于“地膜效应”，保温层内外存在一定温差,在保温层内外的水蒸气会产生凝结,通过墙体向外渗透,逐步进入外墙内部,有可能造成保温层内部结露。长时间的凝结会导致保温材料发生损毁,进而影响到建筑的质量与安全,特别是保温的效果。这种危害尤其是在一些温度较大的地区的一些高度建筑中,这种危害会导致保温层的失效。因此，必须要认真对待这些问题,可以采取一些特殊技术工艺,来尽可能减少危害。比如可以在墙内设隔汽层，以阻止室内水汽向外渗透，阻断水气的非正常扩散。6、外墙保温材料的发展现状和发展前景6.1外墙外保温材料市场现状国内现有住宅面积约400亿m2，近几年每年新建房屋达16亿〜19亿m2,其中达到建筑节能设计标准的不足2亿m2,约占0.5%，新建住宅也只有15%达到节能标准。国内的建筑节能工作在北京、天津等地进展情况较好，但在采暖地区的很多城镇进展相当缓慢，其原因主要是：建筑节能意识差；立法不健全，尽管节能技术标准属于强制性标准，却缺乏行政法规和执行机构实施监督；包费制的采暖收费制度与用户利益无直接关系，不能促使住户对节约热能的关注。建筑节能缺乏经济政策驱动机制，建设单位往往过多计较一次性基建投资；节能科技投入过少，从研究到推广各环节的工作还不配套，建筑节能产业体系远未建立。6.2外墙外保温材料行业发展前景建设部2005年6月10日召开的北方十四省、市建筑节能座谈会上提出：到2010年，全国城镇建筑总能耗实现建筑节能50%；既有建筑节能改造逐步开展，大城市完成改造面积25%，中等城市达到15%，小城市达到10%；到2020年，北方和沿海经济发达地区和特大城市实现建筑节能65%的目标，绝大部分既有建筑完成节能改造。这就是说今后国内建筑中，采用外墙外保温材料的市场前景十分看好。目前，外墙保温材料技术在施工和应用方面较多采用的是聚苯板与墙体一次性浇注成型和聚苯颗粒保温料浆建筑外墙外保温。这2种建筑外墙保温技术施工方便，但质量难以控制，很多工程难以达到建筑节能规定的标准要求。另外，混凝土结构裂缝的控制是边缘学科，是系统工程，在国内很多地方建筑墙体开裂的问题一时还难以解决。为了减少多数建筑外墙保温施工项目中，因保温材料和涂料厂家分开施工，出现工程质量问题时互相推诿、牵扯不清的现象，外墙保温材料行业发展的方向将是外墙保温材料和饰面层涂料要实现统一的有机结合。外挂外墙复合保温板技术可减少墙体本身问题对外保温效果的影响，且外墙保温材料可实现生产工厂化、产品结构化、质量标准化、组合多样化、施工装配化和装饰保温一体化，是建筑外墙保温的发展方向。可喜的是国内现已有企业推出了工厂一体化生产的集装饰与保温隔热于一体的复合隔热保温板［1］。国内每年新建成房屋达16亿〜19亿m2，如果外墙面积按照建筑面积2.5倍计算，每年新增外墙面积就是40亿〜47.5亿m2，另外国内每年还有大量的旧建筑进行节能改造，因此，建筑外墙保温材料市场潜力巨大。外墙复合隔热保温板的生产与应用，符合国家节能环保以及发展高新技术产业政策，符合建筑节能与建筑材料发展方向，市场前景十分看好。7、结语目前我国外墙保温技术发展很快，是节能工作的重点。外墙保温技术的发展与节能材料的革新是密不可分的，建筑节能必须以发展新型节能材料为前提，必须有足够的保温绝热材料做基础。节能材料的发展又必须与外墙保温技术相结合，才能真正发挥其作用。正是由于节